Lumispot Technology Co., Ltd., המבוססת על שנים של מחקר ופיתוח, פיתחה בהצלחה לייזר פולס בגודל קטן וקל משקל עם אנרגיה של 80mJ, תדירות חזרה של 20 הרץ ואורך גל בטוח לעין אנושית של 1.57μm. תוצאת מחקר זו הושגה על ידי הגדלת יעילות השיחה של KTP-OPO ואופטימיזציה של הפלט של מודול הלייזר של דיודה מקור המשאבה. על פי תוצאת הבדיקה, לייזר זה עונה על דרישת טמפרטורת העבודה הרחבה מ-45 ℃ עד 65 ℃ עם ביצועים מעולים, ומגיע לרמה המתקדמת בסין.
מד טווח פעימות לייזר הוא מכשיר למדידת מרחק על ידי היתרון של דופק לייזר המכוון למטרה, עם היתרונות של יכולת מציאת טווח דיוק גבוהה, יכולת חזקה נגד הפרעות ומבנה קומפקטי. המוצר נמצא בשימוש נרחב במדידה הנדסית ובתחומים אחרים. שיטת קביעת טווח לייזר פועם זו נמצאת בשימוש הנפוץ ביותר ביישומה של מדידה למרחקים ארוכים. במד הטווח למרחקים ארוכים זה, עדיף לבחור בלייזר מצב מוצק עם אנרגיה גבוהה וזווית פיזור קרן קטנה, תוך שימוש בטכנולוגיית Q-switching כדי להפיק את פעימות הלייזר של ננו-שניות.
המגמות הרלוונטיות של מד טווח לייזר דופק הן כדלקמן:
(1) מד טווח לייזר בטוח לעין אנושית: מתנד פרמטרי אופטי 1.57um מחליף בהדרגה את מיקומו של מד טווח הלייזר המסורתי באורך גל 1.06um ברוב שדות איתור הטווח.
(2) מד טווח לייזר מרחוק ממוזער עם גודל קטן וקל משקל.
עם השיפור בביצועי מערכת הזיהוי וההדמיה, נדרשים מדדי טווח לייזר מרוחקים המסוגלים למדוד מטרות קטנות של 0.1 מ"ר על פני 20 ק"מ. לכן, דחוף ללמוד את מד טווח הלייזר בעל הביצועים הגבוהים.
בשנים האחרונות, Lumispot Tech השקיעה מאמץ במחקר, בתכנון, בייצור ובמכירה של הלייזר במצב מוצק בטוח לעין באורך גל 1.57um עם זווית פיזור קרן קטנה וביצועי פעולה גבוהים.
לאחרונה, Lumispot Tech, תכננה לייזר מקורר אוויר באורך גל 1.57um בטוח לעין, עם כוח שיא גבוה ומבנה קומפקטי, הנובע מהביקוש המעשי במחקר של מזער טווח לייזר למרחקים ארוכים. לאחר הניסוי, לייזר זה מראה את הטווח הרחב סיכויי יישום, בעלי ביצועים מצוינים, יכולת הסתגלות סביבתית חזקה בטווח הרחב של טמפרטורת עבודה מ-40 עד 65 מעלות צלזיוס,
באמצעות המשוואה הבאה, עם הכמות הקבועה של התייחסות אחרת, על ידי שיפור שיא הספק הפלט והקטנת זווית פיזור האלומה, זה יכול לשפר את מרחק המדידה של מד הטווח. כתוצאה מכך, שני הגורמים: הערך של הספק שיא וזווית פיזור אלומה קטנה לייזר מבנה קומפקטי עם פונקציה מקורר אוויר הוא החלק המרכזי שמחליט על יכולת מדידת המרחק של מד טווח ספציפי.
החלק המרכזי למימוש הלייזר עם אורך גל בטוח לעין אנושית הוא טכניקת מתנד פרמטרי אופטי (OPO), כולל אפשרות של גביש לא ליניארי, שיטת התאמת פאזה ותכנון מבנה פנים OPO. הבחירה של גביש לא ליניארי תלויה במקדם לא ליניארי גדול, סף עמידות נזק גבוה, תכונות כימיות ופיזיקליות יציבות וטכניקות צמיחה בוגרות וכו', התאמת פאזות צריכה לקבל עדיפות. בחר שיטת התאמת שלב לא קריטית עם זווית קבלה גדולה וזווית יציאה קטנה; מבנה חלל ה-OPO צריך לקחת בחשבון יעילות ואיכות האלומה על בסיס הבטחת אמינות. עקומת השינוי של אורך גל פלט KTP-OPO עם זווית התאמת פאזה, כאשר θ=90°, אור האות יכול להפיק בדיוק את העין האנושית בטוחה לייזר. לכן, הגביש המעוצב נחתך לאורך צד אחד, התאמת הזווית משמשת θ=90°，φ=0°, כלומר, שימוש בשיטת התאמת המחלקה, כאשר המקדם הלא ליניארי היעיל של הגביש הוא הגדול ביותר ואין אפקט פיזור .
בהתבסס על שיקול מקיף של הנושא הנ"ל, בשילוב עם רמת הפיתוח של טכניקת הלייזר המקומית והציוד הנוכחי, הפתרון הטכני לאופטימיזציה הוא: ה-OPO מאמץ Class II לא קריטי תואם שלב חיצוני כפול חלל KTP-OPO לְעַצֵב; 2 KTP-OPOs מתרחשים אנכית במבנה טנדם כדי לשפר את יעילות ההמרה ואמינות הלייזר כפי שמוצג באיור 1מֵעַל.
מקור המשאבה הוא מערך הלייזר המוליך למחצה מקורר ופותח במחקר עצמי, עם מחזור עבודה של 2% לכל היותר, הספק שיא של 100W לפס בודד והספק עבודה כולל של 12,000W. המנסרה הזווית הישרה, המראה המישורית הכל-רפלקטיבית והמקטב יוצרים חלל תהודה מקופל של קיטוב מקופל, והמנסרה הזווית ולוח הגל מסובבים כדי להשיג את תפוקת צימוד הלייזר הרצויה של 1064 ננומטר. שיטת אפנון Q היא אפנון Q אלקטרו-אופטי פעיל בלחץ המבוסס על גביש KDP.
איור 1שני גבישי KTP מחוברים בסדרה
במשוואה זו, Prec הוא כוח העבודה הקטן ביותר שניתן לזיהוי;
פוט הוא ערך התפוקה השיא של כוח העבודה;
D הוא צמצם המערכת האופטית המקבלת;
t הוא העברת המערכת האופטית;
θ היא זווית פיזור הקרן הפולטת של הלייזר;
r הוא שיעור ההשתקפות של המטרה;
A הוא שטח החתך המקביל למטרה;
R הוא טווח המדידה הגדול ביותר;
σ הוא מקדם הספיגה האטמוספרי.
איור 2: מודול מערך הבר בצורת קשת באמצעות פיתוח עצמי,
עם מוט הקריסטל של YAG באמצע.
האיור 2הוא ערימות המוטות בצורת קשת, שמציבות את מוטות הגבישים של YAG כמדיום הלייזר בתוך המודול, בריכוז של 1%. כדי לפתור את הסתירה בין תנועת הלייזר הצידית לבין ההתפלגות הסימטרית של פלט הלייזר, נעשה שימוש בהתפלגות סימטרית של מערך LD בזווית של 120 מעלות. מקור המשאבה הוא אורך גל של 1064 ננומטר, שני מודולים של מערך מעוקל של 6000W בשאיבת טנדם מוליכים למחצה בסדרה. אנרגיית המוצא היא 0-250mJ עם רוחב פולסים של כ-10ns ותדר כבד של 20Hz. נעשה שימוש בחלל מקופל, והלייזר באורך גל של 1.57 מיקרומטר מופק לאחר גביש לא ליניארי של KTP טנדם.
גרף 3ציור ממדי של לייזר פועם באורך גל 1.57um
גרף 4ציוד דגימת לייזר פועם באורך גל 1.57um
גרף 5:תפוקה של 1.57 מיקרומטר
גרף 6:יעילות ההמרה של מקור המשאבה
התאמת מדידת אנרגיית הלייזר למדידת הספק הפלט של 2 סוגים של אורך גל בהתאמה. על פי הגרף המוצג להלן, תוצאת ערך האנרגיה הייתה הערך הממוצע שעבד מתחת ל-20Hz עם תקופת עבודה של דקה. ביניהם, לאנרגיה שנוצרת על ידי הלייזר באורך גל 1.57um יש את השינוי הנובע מהקשר של אנרגיית מקור משאבת אורך גל 1064nm. כאשר האנרגיה של מקור המשאבה שווה ל-220mJ, אנרגיית הפלט של הלייזר באורך גל 1.57um מסוגלת להגיע ל-80mJ, עם שיעור ההמרה של עד 35%. מכיוון שאור האות OPO נוצר תחת פעולה של צפיפות הספק מסוימת של אור תדר בסיסי, ערך הסף שלו גבוה מערך הסף של אור תדר יסודי של 1064 ננומטר, ואנרגיית הפלט שלו גדלה במהירות לאחר שאנרגיית השאיבה חורגת מערך הסף OPO . היחס בין אנרגיית פלט ה-OPO ליעילות עם אנרגיית פלט האור בתדר הבסיסי מוצג באיור, ממנו ניתן לראות כי יעילות ההמרה של ה-OPO יכולה להגיע עד 35%.
לבסוף, ניתן להשיג פלט פולס לייזר באורך גל של 1.57 מיקרומטר עם אנרגיה גדולה מ-80mJ ורוחב פולס לייזר של 8.5ns. זווית הדיברגנציה של קרן הלייזר הפלט דרך מרחיב קרן הלייזר היא 0.3mrad. סימולציות וניתוחים מראים כי יכולת מדידת הטווח של מד טווח לייזר דופק המשתמש בלייזר זה יכולה לעלות על 30 ק"מ.
| אֹרֶך גַל | 1570±5 ננומטר |
| תדירות חזרות | 20 הרץ |
| זווית פיזור קרן לייזר (הרחבת קרן) | 0.3-0.6 מראד |
| רוחב דופק | 8.5 ננס |
| אנרגיית דופק | 80mJ |
| שעות עבודה רצופות | 5 דקות |
| מִשׁקָל | ≤1.2 ק"ג |
| טמפרטורת עבודה | -40℃~65℃ |
| טמפרטורת אחסון | -50℃~65℃ |
בנוסף לשיפור ההשקעה במחקר ופיתוח טכנולוגי משלה, חיזוק בניית צוות המו"פ ושכלול מערכת החדשנות המו"פ הטכנולוגית, Lumispot Tech משתפת פעולה באופן פעיל עם מוסדות מחקר חיצוניים בתעשייה-אוניברסיטה-מחקר, ויצרה יחסי שיתוף פעולה טובים עם מומחי תעשייה מפורסמים מקומיים. טכנולוגיית הליבה ורכיבי המפתח פותחו באופן עצמאי, כל רכיבי המפתח פותחו ויוצרו באופן עצמאי, וכל המכשירים עברו לוקליזציה. Bright Source Laser עדיין מאיץ את קצב הפיתוח והחדשנות הטכנולוגית, וימשיך להציג מודולי מד טווח לייזר בעלות נמוכה יותר ואמינות יותר לבטיחות עין אנושית כדי לספק את דרישת השוק.
זמן פרסום: 21 ביוני 2023